魏珊珊 馮煜清

摘 要：文章以 T-ZB172A型組合儀表為研究對象，利用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)汽車儀表性能測試的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ζ噧x表中的車速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表以及各種信號燈進(jìn)行數(shù)據(jù)采集同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對從而實(shí)現(xiàn)對儀表性能的測試。基于LabVIEW軟件設(shè)計(jì)的儀表測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，界面簡潔，易于操作且成本低廉。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;汽車儀表;測試系統(tǒng)

中圖分類號：U463 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-78-03

Abstract： This paper takes the T-ZB172A combination instrument as the research object， and uses LabVIEW software to design the system of automobile instrument performance test. The system can collect data on speedometers， tachometers， fuel gauges， water temperature meters and various signal lights in automotive meters. At the same time， the collected data is compared with the standard data stored in the database to test the performance of the meter. The instrument test system based on LabVIEW software is simple in structure， simple in interface， easy to operate and low in cost.

Keywords： LabVIEW; Automotive Instruments; Testing System

CLC NO.： U463 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-78-03

前言

汽車儀表是駕駛者與車輛交流的平臺，駕駛者通過儀表顯示的信息來掌握車輛的使用狀況，這種信息的交流既能保證車輛的安全行駛也可以保障駕駛者的安全。

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車數(shù)量不斷升高，截止2018年我國汽車保有量達(dá)到2.4億輛。因個(gè)人需求不同所購置的汽車在汽車儀表的、外觀、功能等方面也就存在著一定差異。一款具有普遍適用性以及能夠?qū)崿F(xiàn)自行測試的儀表測試系統(tǒng)不僅可以給使用者帶來方便還能節(jié)約成本從而實(shí)現(xiàn)工作效率和效益的提高。

1 測試系統(tǒng)硬件的基本組成

本儀表性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以T-ZB172A型組合儀表為依據(jù)，所以在系統(tǒng)開發(fā)前需要了解該儀表中車速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表以及各種信號燈的結(jié)構(gòu)和工作原理。

車速表顯示車速時(shí)所需要的信號通過變速器上的車速傳感器獲得，本車速表的車速傳感器為磁感應(yīng)式。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感器線圈中會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢，車速不同其感應(yīng)出的電動勢的幅值和頻率也會不同，傳遞給車速表的信號就會不同，從而計(jì)算出的車速就會發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速信號是來自于發(fā)動機(jī)的曲軸位置傳感器，本轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速傳感器為霍爾式傳感器?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器是通過磁力線密度的變化，在磁力線穿過傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢后，會將其轉(zhuǎn)換為交變電信號，最后傳感器的內(nèi)置電路會將信號調(diào)整和放大，輸出矩形脈沖信號，檢出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可求出被測轉(zhuǎn)速。

車速表和轉(zhuǎn)速表性能測試系統(tǒng)開發(fā)過程中需要驅(qū)動儀表轉(zhuǎn)動的的正弦波信號和方波信號，對于正弦波的生成需要D/A輸出，對于方波的輸出需要D/O輸出，這兩種信號可通過NI USB-6216數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生。NI USB-6216是一款總線供電USB M系列多功能DAQ模塊，在高采樣率下也能保持高精度。該模塊提供了8路差分BNC模擬輸入，400 kS/s采樣率，2路BNC模擬輸出，24路數(shù)字I/O（8路BNC接口），每通道有4個(gè)可編程輸入范圍（±0.2 V至±10 V），數(shù)字觸發(fā)，2個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。

燃油表的顯示值通過燃油傳感器獲得，水溫表的顯示值通過水溫傳感器獲得，這兩個(gè)傳感器都是電阻式傳感器，相當(dāng)于滑動變阻器，可以通過設(shè)計(jì)一套阻值可變的外圍電阻電路接入電路中來代替。儀表中的各種信號指示燈為開關(guān)信號，同樣可以通過NI USB-6216數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生開關(guān)信號。儀表測試系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡和一些電路把所需測試的汽車儀表和電腦連接起來，通過電腦中的LabVIEW程序和DAQ助手，由電腦驅(qū)動數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生儀表測試系統(tǒng)所需要的信號，當(dāng)電壓不能夠達(dá)到需求時(shí)，需要外接電源。整個(gè)測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種程序開發(fā)軟件，是由美國的NI公司開發(fā)研制的，LabVIEW與C語言、BASIC語言大致相同，只不過labVIEW是采用圖形化的G語言編寫程序段，其采用的是數(shù)據(jù)流的編程方式，各程序的執(zhí)行順序取決于程序框圖中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向。LabVIEW可以提高構(gòu)建科學(xué)平臺和打造工程系統(tǒng)的能力，為實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集提供了快速通道，利用LabVIEW可以提高原理研究、設(shè)計(jì)、測試的工作效率。

整個(gè)儀表性能測試系統(tǒng)是通過LabVIEW軟件來編寫程序，主要工作是通過所編寫的程序產(chǎn)生儀表測試過程中所需要的信號。在NI DAQmx中DAQ助手是一種配置式的程序設(shè)計(jì)方式，DAQ助手能夠自動地創(chuàng)建一個(gè)工作任務(wù)也可以消除一個(gè)工作任務(wù)，它的工作是基于任務(wù)的，其配置式的方法效率很高能夠準(zhǔn)確快速的完成任務(wù)的創(chuàng)建、編輯和運(yùn)行。這種方式廣泛應(yīng)用于檢驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)、論證和評估中，本論文中汽車儀表性能測試系統(tǒng)就會利用DAQ助手。

本儀表性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括前面板和程序框圖的設(shè)計(jì)，前面板的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)簡單明了的顯示各個(gè)測試所需參數(shù)，程序框圖的設(shè)計(jì)能夠完成測試所需要的各種操作包括各個(gè)儀表的顯示數(shù)值準(zhǔn)確性、工作耐久性、響應(yīng)時(shí)間的測試。由于各種儀表性能的差異，系統(tǒng)所需測試的項(xiàng)目也會不同，在測試過程中需要進(jìn)行單點(diǎn)測試和連續(xù)測試兩種不同的測試。整個(gè)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如圖2所示，整個(gè)儀表性能測試系統(tǒng)功能框圖如圖3所示。

在進(jìn)行儀表性能測試時(shí)首先確定儀表的工作原理從而判斷是進(jìn)行單點(diǎn)測試還是進(jìn)行連續(xù)測試，然后選擇所要測試的儀表，測試開始后會在面板圖中實(shí)時(shí)顯示測試的數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對可以判斷儀表性能的好壞。

3 結(jié)論

本文中汽車儀表性能測試系統(tǒng)是基于具有圖形化編程語言的LabVIEW軟件進(jìn)行開發(fā)的，其界面簡單明了，易于操作并且運(yùn)用的硬件數(shù)量少，從而節(jié)約了開發(fā)成本。

在該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，操作人員能夠快速掌握該系統(tǒng)的使用方法，能夠準(zhǔn)確對儀表進(jìn)行測量同時(shí)能夠讀懂儀表的測量結(jié)果實(shí)現(xiàn)對儀表性能的正確判斷。

本測試系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)采集卡不僅可以通過DAQ助手產(chǎn)生測試所需的信號，?同時(shí)也能夠通過數(shù)據(jù)采集卡采集各個(gè)儀表的信號，同時(shí)將儀表的信息儲存到電腦的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)雙向交流提高測試的準(zhǔn)確性。

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